JP4577051B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は固体電解コンデンサの製造方法に関し、特に複数のコンデンサ素子を積層し電気的に並列接続して固体電解コンデンサを製造する固体電解コンデンサの製造方法に関する。

固体電解コンデンサとしては、高い静電容量を確保するために複数のコンデンサ素子が積層され電気的に並列接続されている構成が従来より知られている。例えば、特開平１０−１４４５７３号公報（特許文献１参照）にはこの構成の固体電解コンデンサ及びその製造方法が記載されている。固体電解コンデンサの製造方法では、固体電解コンデンサを構成する複数の板状のコンデンサ素子は、金型により打ち抜かれて所定の形状とされた後に積層され、固体電解コンデンサが構成される。
特開平１０−１４４５７３号公報

しかし、前述の従来の固体電解コンデンサの製造方法では、予め金型により打抜いて所定の形状とした板状のコンデンサ素子を積層するため、積層方向におけるコンデンサ素子の端面を高い精度で揃えることは困難であった。

前述の従来の固体電解コンデンサの製造方法とは異なる製造方法としては、例えば、複数の板状のコンデンサ素子を積層した後に、積層されたコンデンサ素子の積層方向上方からレーザー照射を行い、複数の板状のコンデンサ素子を同時に切断して外形を規定する方法が考えられる。このような方法により固体電解コンデンサの外形を規定すると、レーザー照射により複数の板状のコンデンサ素子を同時に切断できるため、切断された各コンデンサ素子の端面たる切断面を揃えることができる。

しかし、実際にコンデンサ素子の積層方向上方からのレーザー照射により複数の板状のコンデンサ素子を同時に切断しようとしても、積層方向上層のものは切断できても、下層のものまで同時に切断することはできない。これは、ＹＡＧレーザーを用いた場合であっても、ＹＡＧよりも強力なＹＶＯ_４レーザーを用いた場合であっても同様である。

ここで、上層のコンデンサ素子が切断され下層のコンデンサ素子が切断されていない状態で、切断された上層のコンデンサ素子の不要部分を除去し、次に、下層のコンデンサ素子に対してレーザー照射して下層のコンデンサ素子を切断し不要部分を除去して、一枚ずつ切断除去してゆくことが考えられる。しかし、このようにすると不要部分を除去する手間が余計にかかり、固体電解コンデンサの製造工程が複雑になる。また、不要部分を除去する際に、固体電解コンデンサの陽極部となる部分が変形してしまう恐れがある。

そこで、本発明は、積層された複数のコンデンサ素子を最下層に至るまで切断して、積層方向におけるコンデンサ素子の端面を高い精度で揃えることができる固体電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明はコンデンサ素子製造工程と、積層工程と、レーザー切断工程と、接続工程とを有する固体電解コンデンサの製造方法を提供している。コンデンサ素子製造工程では、表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる陽極部の該表面の所定の領域に、固体電解質層を有する陰極部を層状に形成する工程を有する。積層工程では、該コンデンサ素子製造工程を複数回行うことにより製造された複数の該コンデンサ素子を、該陽極部の端部同士が互いに隣接するように積層配置するとともに該陰極部同士を互いに積層配置する。

レーザー切断工程では、該コンデンサ素子において該陰極部が層状に形成された部分から該陰極部が形成されていない該陽極部の部分が突出する方向を突出方向とし、該コンデンサ素子が積層される方向を積層方向とし、該突出方向及び該積層方向に垂直の方向を幅方向としたときに、全ての該コンデンサ素子の該陽極部の端部において該幅方向の一端から他端へわたり該積層方向上方からレーザー照射することによりスリットを形成して、該スリットよりも該突出方向に位置する該陽極部の端縁部を切落とす。また、該レーザー切断工程では、該積層方向において最下層に配置された該コンデンサ素子以外の該コンデンサ素子の該スリットの幅が、該積層方向において最下層に配置された該コンデンサ素子の該スリットの幅よりも広くなるように、該複数のコンデンサ素子にそれぞれ該レーザーのビームスポット径よりも広い幅の該スリットを形成する。接続工程では、積層した該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に並列接続する。

レーザー切断工程では、該積層方向において最下層に配置された該コンデンサ素子以外の該コンデンサ素子の該スリットの幅が、該積層方向において最下層に配置された該コンデンサ素子の該スリットの幅よりも広くなるように、該複数のコンデンサ素子にそれぞれ該レーザーのビームスポット径よりも広い幅の該スリットを形成するようにしたため、積層された複数のコンデンサ素子の陽極部の端部をレーザー照射により切落とすことができる。このため、レーザー照射により陽極部の端縁部が切落とされて生じた陽極部の各切断面を、複数のコンデンサ素子の積層方向において面一とすることができる。このため、この切断面において導電性の材料からなる板状の接続部材をすべての陽極部の端部に跨って固定して陽極部を電気的に接続する場合には、接続部材と陽極部の端部との電気的接続を確実にすることができる。また、製造される固体電解コンデンサの寸法精度を向上させることができ、歩留まりをよくすることができる。

また、積層されたコンデンサ素子の陽極部をレーザー照射により一枚切断した後に、当該切断した陽極部の部分を除去するという工程を繰返し行わずに済み、このようにして切断した陽極部の不要部分を除去する際に、固体電解コンデンサの陽極部となる部分が変形することを防止することができ、且つ製造工程を簡単にすることができる。

ここで、該レーザー切断工程では、該積層方向において下層に配置された該コンデンサ素子には、該積層方向において上層に配置された該コンデンサ素子よりも幅の狭い該スリットを形成することが好ましい。

積層方向において下層に配置されたコンデンサ素子には、積層方向において上層に配置されたコンデンサ素子よりも幅の狭いスリットを形成するようにしたため、下層のコンデンサ素子の陽極部の端部に所望の幅のスリットを形成することができる。

また、該接続工程は、該複数のコンデンサ素子の該陽極部の端縁部を切落とすことにより生じた該陽極部の切断面に、該複数のコンデンサ素子の各該陽極部の端部を互いに電気的に接続するための導電性の材料からなる接続部材をすべての該陽極部の端部に跨って固定する接続部材固定工程を有することが好ましい。

複数のコンデンサ素子の各陽極部の端部を互いに電気的に接続するための導電性の材料からなる接続部材をすべての陽極部の端部に跨って固定する接続部材固定工程を行うようにしたため、コンデンサ素子の陽極部の端部どうしを接続部材を介して電気的に接続することができる。

また、該レーザー切断工程では、レーザースキャンによるレーザー照射により該スリットを形成することが好ましい。

また、該レーザー切断工程の該レーザースキャンでは、最下層に配置された該コンデンサ素子以外の該コンデンサ素子には、形成される該スリットの長手方向の一端から他端へと移動しながらレーザー照射する第１長手方向スキャン工程と、形成される該スリットの長手方向の他端においてレーザーの照射位置を該スリットの幅方向へ移動させる幅方向スキャン位置移動工程と、形成される該スリットの長手方向の他端から一端へと移動しながらレーザー照射する第２長手方向スキャン工程とを少なくとも行い、該スリットの幅は該幅方向スキャン位置移動工程による移動量の総和及びビームスポット径により規定され、最下層に配置された該コンデンサ素子には少なくとも該第１長手方向スキャン工程を行うことが好ましい。

また、該レーザー切断工程のレーザースキャンでは、最下層に配置された該コンデンサ素子以外の該コンデンサ素子には、形成される該スリットの幅方向の一端から他端へと移動しながらレーザー照射する第１幅方向スキャン工程と、形成される該スリットの幅方向の他端においてレーザーの照射位置を該スリットの長手方向へ移動させる長手方向スキャン位置移動工程と、形成される該スリットの幅方向の他端から一端へと移動しながらレーザー照射する第２幅方向スキャン工程とを少なくとも行い、該スリットの長手方向の長さは該長手方向スキャン位置移動工程による移動量の総和により規定され、最下層に配置された該コンデンサ素子には、形成される該スリットの長手方向の一端から他端へと移動しながらレーザー照射する長手方向スキャン工程を少なくとも行うことが好ましい。

また、該レーザー切断工程のレーザースキャンでは、上層の該コンデンサ素子において該スリットが形成される領域内の所定範囲内でスキャンしながらレーザー照射する上層照射工程と、下層の該コンデンサ素子の該積層方向における該所定範囲内相当位置において該所定範囲よりも狭い範囲でスキャンしながらレーザー照射する下層照射工程とを行う積層方向複数層レーザー照射工程を繰返し行うことが好ましい。

レーザースキャンによるレーザー照射によりスリットを形成するようにしたため、スリットの形成を極めて容易に行うことができる。

以上により、積層された複数のコンデンサ素子を最下層に至るまで切断して、積層方向におけるコンデンサ素子の端面を高い精度で揃えることができる固体電解コンデンサの製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法について図１乃至図６に基づき説明する。図１に示されるように固体電解コンデンサ１は、積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０と、プリント基板５０と、接続部材６０と、４つのコンデンサ素子１０〜４０を覆うようにしてモールドする図示せぬモールド部とを備えている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０は、それぞれ同一形状且つ同一の構成であり、図１に示されるように陽極部１１〜４１と、陰極部１２〜４２とを備えている。なお、図２を参照して説明する以下の説明では、４つのコンデンサ素子１０〜４０の構成は同一であることから、コンデンサ素子１０のみについて図示し、他のコンデンサ素子２０〜４０については説明を省略する。

陽極部１１は略長方形状をした板状をなしており、図１及び図２に示される左右方向に長辺が指向し、図１に示される左側の端部１１Ｂには、図６に示されるように外方へ略長方形状に突出する凸部１１Ｃが設けられている。

ここで、コンデンサ素子１０において陰極部１２の形成されていない陽極部１１の部分が後述の陰極部１２の形成された部分から突出する方向、即ち、図１の左方向を突出方向とし、コンデンサ素子１０〜４０が積層される方向を積層方向とし、突出方向及び積層方向に垂直の方向、即ち、図１の紙面の表と裏とを結ぶ方向を幅方向とする。

このときに、後述のように、当該陽極部１１の端部１１Ｂにおいて当該幅方向の一端から他端へわたり積層方向上方からレーザー照射されることにより、スリット１０ａ〜４０ａ（図３等）が形成される。このスリット１０ａ〜４０ａよりも当該突出方向に位置する陽極部１１の端縁部１３〜４３（図３等）が切落とされて生じた陽極部１１の切断面が、凸部１１Ｃの設けられた端部１１Ｂの輪郭を規定する。この切断面は、後述のようにコンデンサ素子１０〜４０の積層方向上方からレーザー照射されることにより生じるため、コンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の切断面たる図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂの輪郭は、積層方向において面一となっている。

陽極部１１は弁作用金属であるアルミニウムにより構成されており、図２に示されるように、その表面には、表面積を増やすためにエッチングが施されることにより粗面化（拡面化）されてポーラス状になっている。このポーラス状の表面全体は化成処理（陽極酸化）によって絶縁性の酸化膜層（誘電体層）１１Ａが形成されている。陽極部１１の寸法は、長手方向の長さが１０ｍｍ、幅が５ｍｍ程度であり、厚さ、即ち、図２に示される上下方向の幅は１００μｍ程度である。

陽極部１１の表面の所定の領域、即ち、図２に示される陽極部１１の右側の端部から左側の端部１１Ｂに向って陽極部１１の左右方向の長さの略２／３の位置に至るまでの領域全体には、導電性のポリマーにより構成される固体電解質層１２Ａが形成されている。固体電解質層１２Ａは酸化膜層１１Ａの上に積層して設けられており、酸化膜層１１Ａに対向する固体電解質層１２Ａの部分は、エッチングにより陽極部１１の表面に形成されたポーラスの中に入り込んでいる。固体電解質層１２Ａ上には、グラファイトペースト層１２Ｂと、銀ペースト層１２Ｃとがこの順で積層されており、固体電解質層１２Ａ、グラファイトペースト層１２Ｂ、及び銀ペースト層１２Ｃは陰極部１２を構成する。グラファイトペースト層１２Ｂ及び銀ペースト層１２Ｃは、固体電解質層１２Ａが形成されている陽極部１１及び酸化膜層（誘電体層）１１Ａの領域を覆うようにして固体電解質層１２Ａ上に形成されている。

陽極部１１の図２に示される左側の端部１１Ｂであって陰極部１２が設けられていない領域と陰極部１２との境界位置には、絶縁性を有するエポキシ系樹脂等からなるレジスト１３が設けられている。レジスト１３は、固体電解質層１２Ａを陽極部１１上に形成するために陽極部１１となる化成箔を溶液に浸漬させているときに、ポーラス状になっている陽極部１１の表面において毛細管現象により溶液が所定の領域よりも図２の左側の方へ上がってくることを防止し、固体電解質層１２Ａが形成されていない陽極部１１の図２に示される左側の端部１１Ｂを確保するために設けられている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０は、図１に示されるように、陰極部１２〜４２同士が互いに積層配置されている。陰極部１２〜４２は、板状の陽極部１１〜４１上に形成されているため、陽極部１１〜４１の厚さ方向に対して略垂直な上面１０Ａ〜４０Ａと下面１０Ｂ〜４０Ｂとを有している。図１に示されるように、積層される４つのコンデンサ素子１０〜４０の第１層をなす第１コンデンサ素子１０の上面１０Ａと第２コンデンサ素子２０の下面２０Ｂとが導電性接着剤７１によって接着され、第２コンデンサ素子２０の上面２０Ａと第３コンデンサ素子３０の下面３０Ｂとが導電性接着剤７１によって接着され、第３コンデンサ素子３０の上面３０Ａと第４コンデンサ素子４０の下面４０Ｂとが導電性接着剤７１によって接着されている。従って、４つのコンデンサ素子１０〜４０の陰極部１２〜４２は電気的に接続されており、後述のように４つのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂ同士が電気的に接続されることと相まって、４つのコンデンサ素子１０〜４０は電気的に並列接続されている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０の陰極部１２〜４２が設けられていない陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの部分は、陰極部１２〜４２が設けられている部分と比較して銀ペースト層１２Ｃ等が形成されていないことから薄くなっている。このため、図１に示されるように、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向において、陽極部１１〜４１の図の左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂ同士が互いに所定の間隔で離間して隣接して積層配置されている。

積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０は、陽極部１１〜４１と略同一形状をしたプリント基板５０上に載置されている。プリント基板５０は、例えば、エポキシ樹脂製のプリント基板５０である。４つのコンデンサ素子１０〜４０は、プリント基板５０に対して形状が一致して重なるようにプリント基板５０上に載置されている。プリント基板５０は、積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０のうちの第１コンデンサ素子１０の陰極部１２及び陽極部１１の下面１１Ｂに対向している。

プリント基板５０の表面５０Ａ及び裏面５０Ｂには、第１の導電パターン５１Ａ、５１Ｂと第２の導電パターン５２Ａ、５２Ｂとがそれぞれ設けられている。表面５０Ａの第１導電パターン５１Ａ、第２の導電パターン５２Ａは、それぞれ裏面５０Ｂの第１の導電パターン５１Ｂ、第２の導電パターン５２Ｂと、スルーホール５０ａ、５０ｂを介して電気的に接続されている。第１の導電パターン５１Ａは、第１コンデンサ素子１０の陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂに対向する位置に配置されており、第２の導電パターン５２Ａは、第１コンデンサ素子１０の陰極部１２に対向する位置に配置されている。

プリント基板５０の裏面の第１の導電パターン５１Ｂ、第２の導電パターン５２Ｂは、それぞれ図示せぬ電子回路等に実装されるいわゆるユーザ端子であり、プリント基板５０の表面の第１の導電パターン５１Ａ、第２の導電パターン５２Ａと同様の金属材料により構成されている。陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂは、プリント基板５０の表面の第１の導電パターン５１Ａに電気的に後述の接続部材６０を介して接続されている。また、陰極部１２が導電性接着剤７１によって第２の導電パターン５２Ａに電気的に接続されている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂの位置には、接続部材６０が設けられている。接続部材６０は、図６に示されるように、それぞれ略長方形状の板状をなす接続部本体６１と底部６２とを有しており、底部６２の一の短辺の全体は、接続部本体６１の一の長辺の長手方向の略中央の位置に一体に接続されている。接続部本体６１と底部６２とは略垂直の角度をなして接続されて略Ｌ字状をなしている。従って、接続部本体６１は、積層されたコンデンサ素子１０〜４０の積層方向に底部６２から延出している。

接続部本体６１は、図１に示されるように、陽極部１１〜４１の各端部にそれぞれ跨って当接して固定されており、すべての陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに当接した状態で、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向であって、且つ陽極部１１〜４１の端部の凸部１１Ｃ〜４１Ｃが当接している側とは反対の側である接続部材６０の外側から、即ち、図１の左側から右側へ向けてレーザーの照射を受けることにより、陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂにそれぞれ電気的に接続される。接続部材６０はＮｉにより構成されている。

凸部１１Ｃ〜４１Ｃの設けられたコンデンサ素子１０〜４０の端部１１Ｂ〜４１Ｂの輪郭形状は、前述のように、コンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１がコンデンサ素子１０〜４０の積層方向上方からレーザー照射されることにより生じた切断面であり、積層方向において面一となっているため、端部１１Ｂ〜４１Ｂに接続部本体６１が均一に当接し、陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂと接続部材６０との電気的接続を確実にすることができる。

接続部材６０の底部６２は、第１コンデンサ素子１０の陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂと、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａとの間に配置されており、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに当接している。底部６２は、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向、即ち、図１において上から下に向う方向へレーザーの照射を受けることによりプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続される。

前述のように、陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂには凸部１１Ｃ〜４１Ｃが設けられているため、図６に示されるように、あたかも長方形状の一の短辺を挟む２つの角部を、それぞれ切欠いて取除いたような形状をなしている。これに対して、図６に示されるように底部６２は長方形状をしている。底部６２は、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向において、陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃと重なるように配置されるのであるが、底部６２の長手方向の幅、即ち、図６における左右方向の長さは、陽極部１１〜４１の延出方向に対する幅方向における凸部１１Ｃ〜４１Ｃの幅、即ち図６における凸部１１Ｃ〜４１Ｃの左右方向の長さよりも大きいため、底部６２は、結果的にコンデンサ素子１０〜４０の積層方向においていずれのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１とも重ならない非重畳部６２Ａを有する。

固体電解コンデンサの製造方法では、先ず、コンデンサ素子製造工程を行う。実際に行われるコンデンサ素子製造工程では、複数のコンデンサ素子が同時に製造されるが、ここでは、説明の便宜上１つのコンデンサ素子１０が製造される工程を一回のコンデンサ素子製造工程とする。先ず、表面に酸化膜層１１Ａが形成され陽極部１１となるアルミニウム板、即ち、化成箔を打抜いて一端を陽極部１１の形状とする。このとき、後述のように陰極層が形成される化成箔の部分は、複数同時に製造される他のコンデンサ素子の陰極部が形成される化成箔の他端の部分と、製品にならない余分な化成箔の部分を介して接続された状態となっている。後述の接続工程を行う直前に行うレーザー切断工程において、この余分な化成箔の部分は切断され除去される。

次に、スクリーン印刷法を用いて、陽極部１１の所定の位置であって陰極部１２と陽極部１１との境界となる位置にレジスト１３を形成する。次に、前述のように化成箔を打抜いたときに、打抜いた断面には酸化膜層１１Ａが形成されていない部分が生ずるが、この部分に酸化膜層１１Ａを生成するために再度酸化させる再化成を行う。

次に、レジスト１３を境とする所定の領域、即ち図１に示される陽極部１１のレジスト１３よりも右側の部分に相当する化成箔の部分を、固体電解質層１２Ａを形成するための反応溶液中に浸漬し、化学酸化重合を行うことにより、固体電解質層１２Ａ、即ち、導電性ポリマー層を形成する。陽極部１１の表面はエッチングによりポーラス状になっているので、直接銀ペースト層１２Ｃを形成することができないため、銀ペースト層１２Ｃを形成する準備のために固体電解質層１２Ａを形成するのである。

次に、導電性高分子層の上にグラファイトペースト層１２Ｂと、銀ペースト層１２Ｃとをこの順で積層して形成する。グラファイトペースト層１２Ｂ、銀ペースト層１２Ｃの形成は、ディップ法やスクリーン印刷法やスプレー塗布法等が用いられる。以上がコンデンサ素子製造工程である。このコンデンサ素子製造工程を４回行うことによって、４つのコンデンサ素子１０〜４０を製造する。

次に、積層工程を行う。積層工程では、４つのコンデンサ素子１０〜４０を、陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂ同士が互いに隣接するように積層配置するとともに、陰極部１２〜４２同士を互いに積層配置する。陰極部１２〜４２間には、導電性接着剤７１が塗布され、陰極部１２〜４２同士が導電性接着剤７１によって互いに電気的に接続される。導電性接着剤７１としては、例えば、銀−エポキシ系接着剤が用いられる。

次に、積層された状態の４つのコンデンサ素子１０〜４０を、製品とならない余分な化成箔の部分から切断することにより陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを所望の輪郭形状とし、略長方形状をしたコンデンサ素子１０〜４０の形状とするレーザー切断工程を行う。レーザー切断工程では、全てのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂにおいて、前述の幅方向の一端４１Ｆ等（図３）から他端１１Ｇ〜４１Ｇへ、又は他端１１Ｇ〜４１Ｇから一端４１Ｆ等へと積層方向上方からレーザー照射することにより、図３に示されるようなスリット１０ａ〜４０ａを形成して、スリット１０ａ〜４０ａよりも前述の突出方向に位置する陽極部１１〜４１の端縁部、即ち、図３に示される左側の部分１３〜４３を切落とす。

レーザー照射はレーザースキャンすることにより行う。レーザー切断工程で用いたレーザーはＹＡＧレーザーであり、波長は１０６４ｎｍであり、Ｆ１００ｍｍ〜Ｆ３００ｍｍのｆθレンズ、エキスパンダＸ８を用いる。レーザーのスポット径は約φ６０μｍであり、アパーチャ径はφ２ｍｍである。

また、出力は＠５ｋＨｚ〜＠１５ｋＨｚで５Ｗ〜１０Ｗであり、スキャン速度は５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１００ｍｍ／ｓｅｃである。照射するコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの表面とレーザービーム出射部との間の距離（ＷＤ）はそれぞれ１００ｍｍ〜２００ｍｍであり、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの表面に焦点を合わせてレーザー照射する。

レーザースキャンについては、具体的には、先ず形成されるスリット１０ａ〜４０ａの位置を境としてコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの図３の示される左側の部分１３〜４３及び右側の部分１４〜４４を図示せぬ治具により保持し、積層された４層のコンデンサ素子１０〜４０の最上層４０について、形成されるスリット４０ａの長手方向の一端から他端へと向かう方向、即ち、図４の紙面の裏から表へと向かう方向へ移動しながらレーザー照射する第１長手方向スキャン工程を行なう。コンデンサ素子４０の陽極部４１の端部４１Ｂにおいてレーザースキャンをする位置は、図４に示されるように、コンデンサ素子４０の陽極部４１の端部４１Ｂ輪郭を規定する位置Ａである。位置Ａで示される幅はレーザーのビームスポット径に一致する。

次に、形成されるスリット４０ａの長手方向の他端の位置、即ち、図４のコンデンサ素子４０の紙面の最も表側寄りの位置において、レーザーの照射位置をスリット４０ａの幅方向、即ち、図４の左方向へ移動させる幅方向スキャン位置移動工程を行なう。移動させる距離は１０μｍである。

次に、スリット４０ａの長手方向の他端から一端へと向かう方向、即ち、図４の紙面の表から裏へと向かう方向へ移動しながらレーザー照射する第２長手方向スキャン工程を行う。このときのコンデンサ素子４０の陽極部４１の端部４１Ｂにおいてレーザースキャンをする位置は、図４に示される位置Ｂである。位置Ｂで示される幅も、位置Ａと同じくレーザーのビームスポット径に一致する。後述の位置Ｃ〜位置Ｅについても同様である。

次に、スリット４０ａの長手方向の一端の位置、即ち、図４のコンデンサ素子４０の紙面の最も裏側寄りの位置において幅方向スキャン位置移動工程を行い、コンデンサ素子４０の陽極部４１の端部４１Ｂの位置Ｃにおいて第１長手方向スキャン工程を行う。そして、スリット４０ａの長手方向の他端の位置、即ち、図４のコンデンサ素子４０の紙面の最も表側寄りの位置において幅方向スキャン位置移動工程を行い、コンデンサ素子４０の陽極部４１の端部４１Ｂの位置Ｄにおいて第２長手方向スキャン工程を行う。更に続けて、スリット４０ａの長手方向の他端の位置、即ち、図４のコンデンサ素子４０の紙面の最も裏側寄りの位置において幅方向スキャン位置移動工程を行い、コンデンサ素子４０の陽極部４１の端部４１Ｂの位置Ｅにおいて第１長手方向スキャン工程を行い、コンデンサ素子４０に対するレーザースキャンが終了する。

レーザースキャンにより形成されるスリット４０ａの幅は、幅方向スキャン位置移動工程による移動量の総和及びビームスポット径により規定される。即ち、一回の幅方向スキャン位置移動工程による移動距離は、前述のように１０μｍであり、ビームスポット径は６０μｍであり、幅方向スキャン位置移動工程を４回行うため、コンデンサ素子４０の陽極部４１の端部４１Ｂにおけるスリット４０ａの幅は１００μｍである。

次に、コンデンサ素子３０に対するレーザースキャンを行う。先ず、コンデンサ素子３０の陽極部３１の端部３１Ｂの位置Ａ（図４）において第１長手方向スキャン工程を行い、形成されるスリット３０ａの長手方向の他端の位置、即ち、図４のコンデンサ素子３０の紙面の最も表側寄りの位置において幅方向スキャン位置移動工程を行い、コンデンサ素子３０の陽極部３１の端部３１Ｂの位置Ｂにおいて第２長手方向スキャン工程を行う。

続けて、形成されるスリット３０ａの長手方向の一端の位置、即ち、図４の陽極部３１の端部３１Ｂの紙面の最も裏側寄りの位置において幅方向スキャン位置移動工程を行い、陽極部３１の端部３１Ｂの位置Ｃにおいて第１長手方向スキャン工程を行う。次に、形成されるスリット３０ａの長手方向の他端の位置、即ち、図４のコンデンサ素子３０の紙面の最も表側寄りの位置において幅方向スキャン位置移動工程を行い、コンデンサ素子３０の陽極部３１の端部３１Ｂの位置Ｄにおいて第２長手方向スキャン工程を行い、コンデンサ素子３０に対するレーザースキャンが終了する。

コンデンサ素子４０では、位置Ａから位置Ｅまでがスリット４０ａの幅になっているため、図５に示されるように、位置Ａから位置Ｄまでがスリット３０ａの幅になっているコンデンサ素子３０と比較して広くなっている。コンデンサ素子３０の陽極部３１の端部３１Ｂにおけるスリット３０ａの幅は９０μｍである。このため、コンデンサ素子３０に対してレーザー照射を行い、所望の幅のスリット３０ａを形成することができる。

次に、コンデンサ素子２０に対するレーザースキャンを行う。先ず、図４に示される陽極部２１の端部２１Ｂの位置Ａにおいて第１長手方向スキャン工程を行い、形成されるスリット２０ａの長手方向の他端の位置、即ち、図４のコンデンサ素子２０の紙面の最も表側寄りの位置において幅方向スキャン位置移動工程を行い、コンデンサ素子２０の陽極部２１の端部２１Ｂの位置Ｂにおいて第２長手方向スキャン工程を行う。

続けて、形成されるスリット２０ａの長手方向の一端の位置、即ち、図４の陽極部２１の端部２１Ｂの紙面の最も裏側寄りの位置において幅方向スキャン位置移動工程を行い、陽極部２１の端部２１Ｂの位置Ｃにおいて第１長手方向スキャン工程を行い、コンデンサ素子２０に対するレーザースキャンが終了する。

コンデンサ素子３０では、位置Ａから位置Ｄまでがスリット３０ａの幅になっているため、図５に示されるように、位置Ａから位置Ｃまでがスリット２０ａの幅になっているコンデンサ素子２０と比較して広くなっている。コンデンサ素子２０の陽極部２１の端部２１Ｂにおけるスリットの幅は８０μｍである。このため、コンデンサ素子２０に対してレーザー照射を行い、所望の幅のスリット２０ａを形成することができる。

次に、コンデンサ素子１０に対するレーザースキャンを行う。具体的には、図４に示される陽極部１１の端部１１Ｂの位置Ａにおいて第１長手方向スキャン工程を行い、形成されるスリット１０ａの長手方向の他端の位置、即ち、図４のコンデンサ素子１０の紙面の最も表側寄りの位置において幅方向スキャン位置移動工程を行い、コンデンサ素子１０の陽極部１１の端部１１Ｂの位置Ｂにおいて第２長手方向スキャン工程を行い、コンデンサ素子１０に対するレーザースキャンが終了する。

コンデンサ素子２０では、位置Ａから位置Ｃまでがスリット２０ａの幅になっているため、図５に示されるように、位置Ａから位置Ｂまでがスリット１０ａの幅になっているコンデンサ素子１０と比較してスリットの幅が広くなっている。コンデンサ素子１０の陽極部１１の端部１１Ｂにおけるスリットの幅は７０μｍである。このため、コンデンサ素子１０に対してレーザー照射を行うことにより、スリット１０ａを形成することができる。以上がレーザー切断工程である。

レーザー切断工程では、コンデンサ素子１０以外のコンデンサ素子２０〜４０の陽極部２１〜４１の端部２１Ｂ〜４１Ｂに、コンデンサ素子１０に形成されるスリット１０ａよりも広い幅のスリット２０ａ〜４０ａを形成するようにしたため、レーザー光の到達強度を弱めずにコンデンサ素子１０の陽極部１１の端部１１Ｂに照射することができると考えられ、コンデンサ素子１０の陽極部１１の端部１１Ｂにスリット１０ａを形成することができる。

このため、レーザー照射によって、積層された複数のコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端縁部である図３の左側の部分１３〜４３をレーザー照射により切落とすことができる。この結果、レーザー照射により陽極部１１〜４１の端縁部１３〜４３が切落とされて生じた陽極部１１〜４１の各切断面を、前述のようにコンデンサ素子１０〜４０の積層方向において面一とすることができる。このため、製造される固体電解コンデンサ１の寸法精度を向上させることができ、歩留まりをよくすることができる。

また、積層されたコンデンサ素子の陽極部の端縁部をレーザー照射により一枚切断した後に、当該切断した陽極部の部分を除去するという工程を繰返し行わずに済み、このように切断した陽極部の不要部分を除去する際に、固体電解コンデンサの陽極部となる部分が変形することを防止することができ、且つ製造工程を簡単にすることができる。

次に、接続工程を行う。接続工程では、図６に示されるように、４つの積層されたコンデンサ素子１０〜４０とは別体として用意された接続部材６０を、積層した複数のコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂに、電気的に接続することにより、４つのコンデンサ素子１０〜４０を互いに電気的に並列接続する接続部材固定工程を行う。具体的には、先ず、積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０の第１層をなす第１コンデンサ素子１０の陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂの凸部１１Ｃと平行に底部６２を対向配置させた状態で、接続部材６０の接続部本体６１をすべての陽極部１１〜４１の当該端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに跨って当接させる。このことにより、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向においていずれのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１とも重ならない非重畳部６２Ａを底部６２に規定する。

なお、図６において二点鎖線で示される矢印は、単に積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０と、接続部材６０と、プリント基板５０との位置関係を示しているだけであって、必ずしもこの方向に移動させることによりこれら３つを接続するという意味ではない。

次に、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに当接する接続部本体６１の側に対する反対の側、即ち、図１に示される左側から、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向、具体的には、積層方向に垂直の方向に向けて接続部本体６１に対してレーザーを照射する。レーザーはＹＡＧレーザースポット溶接が用いられ、レーザーの照射は、接続部本体６１の長手方向の一端から他端へ向って波を描くようにして照射する。このことにより接続部本体６１を陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂに電気的に接続する。以上が接続部材固定工程である。

次に、プリント基板接続工程を行う。プリント基板接続工程では、図６に示されるように、４つの積層されたコンデンサ素子１０〜４０、接続部材６０とは別体として用意されたプリント基板５０上に、当該４つの積層されたコンデンサ素子１０〜４０及び接続部材６０を載置し電気的に接続する。具体的には、先ず、導電性接着剤７１を塗布した陰極部１２〜４２をプリント基板５０の第２の導電パターン５２Ａ上に当接させ、また、接続部材６０の底部６２を第１の導電パターン５１Ａ上に当接させ、非重畳部６２Ａに対してコンデンサ素子１０〜４０の積層方向から、即ち、図１又は図２に示される上方向から、図６の破線で示される円の位置にレーザーを照射する。このことにより、接続部材６０の底部６２をプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続すると共に、陰極部１２〜４２を第２の導電パターン５２Ａに電気的に接続する。

その後、固体電解コンデンサ１を保護するためにモールドを行い、切断を行い、更に、損傷している部分を修復するためのエージングを行い、特性検査、外観検査を経て固体電解コンデンサの製造方法の全工程を終了する。

本発明による固体電解コンデンサの製造方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、接続部材は、本実施の形態による接続部材６０の形状に限定されない。また、接続部材が固定されるコンデンサ素子の陽極部の端部の位置は、本実施の形態による位置に限られない。

例えば、図７に示されるように、接続部材９０の接続部本体９１を、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃの突出端縁１１Ｄ〜４１Ｄではなく、凸部１１Ｃ〜４１Ｃの側面１１Ｅ〜４１Ｅに溶接するようにしてもよい。本実施の形態では、コンデンサ素子１の図１に示される左側の端部には接続部材６０の接続部本体６１が存在しているが、接続部本体を凸部１１Ｃ〜４１Ｃの側面１１Ｅ〜４１Ｅに溶接することにより、コンデンサ素子の図１に示される左側の端部相当位置に接続部本体６１を配置させずに済み、図１に示される左右方向に相当する方向において接続部本体９１の厚み分だけコンデンサ素子の長さを短くすることができる。

また、本実施の形態では、スリットの幅は上層の方が下層よりも広くなっていたが、最下層以外においては上層のスリットの幅と下層のスリットの幅とが同一であってもよい。この場合であっても最下層以外のスリットの幅は、いずれも最下層のスリットの幅よりも広くする必要がある。このようにすることにより、最下層のコンデンサ素子の陽極部の端部において、確実にスリットを形成することができる。

また、レーザーとしてはＹＡＧレーザーが用いられたが、これに限定されない。例えば、ＹＶＯ_４レーザーを用いてもよい。一例を挙げれば、波長は１０６４ｎｍであり、Ｆ１００ｍｍ〜Ｆ３００ｍｍのｆθレンズを用いる。レーザーのスポット径は約φ６０μｍである。出力は＠５０ｋＨｚ〜＠８０ｋＨｚで５Ｗ〜２０Ｗであり、スキャン速度は５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１００ｍｍ／ｓｅｃである。照射するコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの表面とレーザービーム出射部との間の距離（ＷＤ）は５０ｍｍ〜１５０ｍｍであり、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの表面に焦点を合わせてレーザー照射する。

また、本実施の形態のレーザー切断工程におけるレーザースキャンでは、第１長手方向スキャン工程と、幅方向スキャン位置移動工程と、第２長手方向スキャン工程とが行なわれたが、これに限定されず、所望の幅のスリットが形成されればどのようなレーザースキャンを行ってもよい。

例えば、最下層に配置されたコンデンサ素子以外のコンデンサ素子には、形成されるスリットの幅方向の一端から他端へと移動しながらレーザー照射する第１幅方向スキャン工程と、形成されるスリットの幅方向の他端においてレーザーの照射位置をスリットの長手方向へ移動させる長手方向スキャン位置移動工程と、形成されるスリットの幅方向の他端から一端へと移動しながらレーザー照射する第２幅方向スキャン工程とを少なくとも行うようにし、最下層に配置されたコンデンサ素子には、形成されるスリットの長手方向の一端から他端へと移動しながらレーザー照射する長手方向スキャン工程を少なくとも行うようにしてもよい。この場合には、スリットの長手方向の長さは長手方向スキャン位置移動工程による移動量の総和により規定される。

また、別のレーザースキャンの方法としては、例えば、上層のコンデンサ素子においてスリットが形成される領域内の所定範囲内でスキャンしながらレーザー照射する上層照射工程と、下層のコンデンサ素子の積層方向における所定範囲内相当位置において所定範囲よりも狭い範囲でスキャンしながらレーザー照射する下層照射工程とを行う積層方向複数層レーザー照射工程を繰返し行うことにより、所望の幅のスリットを形成するようにしてもよい。

また、スリット１０ａ〜４０ａを形成するためにレーザースキャンによるレーザー照射を行ったが、これに代えてレーザーを固定し、コンデンサ素子をレーザーに対して相対的にスキャンさせることによりスリットを形成してもよい。

また、レーザー照射は連続照射であってもパルス照射であってもよい。

また、最上層のコンデンサ素子４０の陽極部４１の端部４１Ｂにおけるスリットの幅は１００μｍであったが、これに限定されない、例えば、３００μｍ程度であってもよい。これに伴い、最下層及び最上層以外のコンデンサ素子の陽極部の端部に形成されるスリットの幅を広くしてもよい。

また、陽極部１１〜４１は接続部材６０によって電気的に接続されたが、陽極部１１〜４１が電気的に接続できるのであれば、接続部材６０を用いなくてもよい。例えば、陽極部の端部どうしをカシメにより電気的に接続してもよい。また、陽極部の端部間を所定の間隔に保持するためのスペーサを、陽極部の端部間に配置させてもよい。

また、接続部材のレーザー照射を受ける表面は粗面化されていてもよい。粗面化されていることにより、レーザー光の反射を低減することができる。このため、接続部材におけるレーザー光の吸収を増加させることができる。

また、接続部材６０は、底部６２と接続部本体６１とを備えていたが、接続部本体のみを有する構成であってもよい。また、固体電解コンデンサの寸法は、本実施の形態による値に限定されない。また、積層されたコンデンサ素子１０〜４０はプリント基板５０上に配置されたが、これに限定されない。例えば、プリント基板に代えてリードフレーム上に載置されるようにしてもよい。

また、陽極部１１〜４１を構成する弁作用金属はアルミニウムにより構成されたが、これに限定されない。例えばタンタルやニオブ等であってもよい。また、接続部材６０はＮｉにより構成されていたが、これに限定されない。例えば、ＳＵＳ、鉄、アルミニウム、銅、リン青銅、Ｍｏ、Ｃｒ、ＦｅＮｉ合金等の導電性の金属であればよく、また、例えば、日立電線株式会社により製造されている商品名「日立ハイクラッド」のような、異種金属を金属学的に接合させたいわゆるクラッド材等を用いてもよい。また、コンデンサ素子１０〜４０は４つ設けられていたが、個数は４つに限定されない。

また、接続部本体６１と底部６２とは一体に接続されていたが、これに限定されず、予め別体として用意された接続部本体と底部とを溶接等により接続して構成してもよい。

また、レーザーの照射は、接続部本体６１の長手方向の一端から他端へ向って波を描くようにして照射したが、これに限定されない。例えば、接続部本体６１の幅方向の一端から他端へ向って波を描くようにして照射してもよく、また、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに当接する接続部本体６１の位置にのみにスポットで間欠的にレーザーを照射してもよい。

本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、多数のコンデンサ素子が積層されて構成される当該固体電解コンデンサの製造方法の分野において有用である。

本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法により製造される固体電解コンデンサを示す断面図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法により製造される固体電解コンデンサを構成するコンデンサ素子を示す断面図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法のレーザー切断工程により形成されたスリットを示す概念図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法のレーザー切断工程を説明するための説明図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法のレーザー切断工程により形成されたスリットを示す説明図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法により製造される固体電解コンデンサを示す分解斜視図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法により製造される固体電解コンデンサの接続部材の変形例を示す分解斜視図。

符号の説明

１ 固体電解コンデンサ
１０〜４０ コンデンサ素子
１０ａ〜４０ａ スリット
１１〜４１ 陽極部
１１Ａ 酸化膜層
１１Ｂ〜４１Ｂ 端部
１２〜４２ 陰極部
１２Ａ 固体電解質層
１２Ｂ グラファイトペースト層
１２Ｃ 銀ペースト層
１３〜４３ 端縁部
４１Ｆ 一端
４１Ｇ 他端
６０、７０ 接続部材
６１、７１ 接続部本体
６２、７２ 底部
６２Ａ 非重畳部

Claims (7)

1. 表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる陽極部の該表面の所定の領域に、固体電解質層を有する陰極部を層状に形成する工程を有するコンデンサ素子製造工程と、
   該コンデンサ素子製造工程を複数回行うことにより製造された複数の該コンデンサ素子を、該陽極部の端部同士が互いに隣接するように積層配置するとともに該陰極部同士を互いに積層配置する積層工程と、
   該コンデンサ素子において該陰極部が層状に形成された部分から該陰極部が形成されていない該陽極部の部分が突出する方向を突出方向とし、該コンデンサ素子が積層される方向を積層方向とし、該突出方向及び該積層方向に垂直の方向を幅方向としたときに、全ての該コンデンサ素子の該陽極部の端部において該幅方向の一端から他端へわたり該積層方向上方からレーザー照射することによりスリットを形成して、該スリットよりも該突出方向に位置する該陽極部の端縁部を切落とすレーザー切断工程と、
   積層した該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に並列接続する接続工程とを有する固体電解コンデンサの製造方法であって、
   該レーザー切断工程では、該積層方向において最下層に配置された該コンデンサ素子以外の該コンデンサ素子の該スリットの幅が、該積層方向において最下層に配置された該コンデンサ素子の該スリットの幅よりも広くなるように、該複数のコンデンサ素子にそれぞれ該レーザーのビームスポット径よりも広い幅の該スリットを形成することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
2. 該レーザー切断工程では、該積層方向において下層に配置された該コンデンサ素子には、該積層方向において上層に配置された該コンデンサ素子よりも幅の狭い該スリットを形成することを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサの製造方法。
3. 該接続工程は、該複数のコンデンサ素子の該陽極部の端縁部を切落とすことにより生じた該陽極部の切断面に、該複数のコンデンサ素子の各該陽極部の端部を互いに電気的に接続するための導電性の材料からなる接続部材をすべての該陽極部の端部に跨って固定する接続部材固定工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の固体電解コンデンサの製造方法。
4. 該レーザー切断工程では、レーザースキャンによるレーザー照射により該スリットを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の固体電解コンデンサの製造方法。
5. 該レーザー切断工程の該レーザースキャンでは、最下層に配置された該コンデンサ素子以外の該コンデンサ素子には、形成される該スリットの長手方向の一端から他端へと移動しながらレーザー照射する第１長手方向スキャン工程と、形成される該スリットの長手方向の他端においてレーザーの照射位置を該スリットの幅方向へ移動させる幅方向スキャン位置移動工程と、形成される該スリットの長手方向の他端から一端へと移動しながらレーザー照射する第２長手方向スキャン工程とを少なくとも行い、該スリットの幅は該幅方向スキャン位置移動工程による移動量の総和及びビームスポット径により規定され、
   最下層に配置された該コンデンサ素子には少なくとも該第１長手方向スキャン工程を行うことを特徴とする請求項４記載の固体電解コンデンサの製造方法。
6. 該レーザー切断工程のレーザースキャンでは、最下層に配置された該コンデンサ素子以外の該コンデンサ素子には、形成される該スリットの幅方向の一端から他端へと移動しながらレーザー照射する第１幅方向スキャン工程と、形成される該スリットの幅方向の他端においてレーザーの照射位置を該スリットの長手方向へ移動させる長手方向スキャン位置移動工程と、形成される該スリットの幅方向の他端から一端へと移動しながらレーザー照射する第２幅方向スキャン工程とを少なくとも行い、該スリットの長手方向の長さは該長手方向スキャン位置移動工程による移動量の総和により規定され、
   最下層に配置された該コンデンサ素子には、形成される該スリットの長手方向の一端から他端へと移動しながらレーザー照射する長手方向スキャン工程を少なくとも行うことを特徴とする請求項４記載の固体電解コンデンサの製造方法。
7. 該レーザー切断工程のレーザースキャンでは、上層の該コンデンサ素子において該スリットが形成される領域内の所定範囲内でスキャンしながらレーザー照射する上層照射工程と、下層の該コンデンサ素子の該積層方向における該所定範囲内相当位置において該所定範囲よりも狭い範囲でスキャンしながらレーザー照射する下層照射工程とを行う積層方向複数層レーザー照射工程を繰返し行うことを特徴とする請求項４記載の固体電解コンデンサの製造方法。

Images